Тема 3 Воздействие на водную среду (стр. 4 )

Внешний вид нефтяного загрязнения в зависимости от объема разлитой нефти
(по )

Количество разлитой нефти, л/км2	Внешний вид
38	Отдельные пятна, едва видимые при хорошей освещенности
76	Отдельные пятна с серебристым блеском
152-304	Пятна и радужные пленки нефти на поверхности воды; отдельные загрязненные нефтью участки берега и прибрежной растительности
1000	Пятна и пленки нефти на большей части поверхности воды; берега и прибрежная растительность покрыты нефтью, нефть всплывает при взмучивании дна
2000	Коричневая пленка нефти (видна и при сильном волнении); берега и прибрежная растительность покрыты нефтью; нефть всплывает при взмучивании дна

Последствия нефтяного загрязнения рек и водоемов. Загрязнение воды нефтью затрудняет все виды водопользования.

Влияние нефтяного загрязнения на водоем проявляется в:

- ухудшении физических свойств воды (замутнение, изменение цвета, вкуса, запаха);

- растворении в воде токсических веществ;

- образовании поверхностной пленки нефти и осадка на дне водоема, понижающей содержание в воде кислорода.

Характерный запах и привкус появляются при концентрации нефти и нефтепродуктов в воде 0.5 мг/дм3, а нафтеновых кислот 0.01 мг/дм3. Значительные изменения химических показателей воды происходят при содержании нефти и нефтепродуктов более 100-500 мг/дм3. Пленка нефти на поверхности водоема ухудшает газообмен воды с атмосферой, замедляя скорость аэрации и удаления углекислого газа, образующегося при окислении нефти. При толщине нефтяной пленки 4.1 мм и концентрации нефти в воде 17 мг/дм3 количество растворенного кислорода за 20-25 сут понижается на 40%.

Загрязнение нефтью и нефтепродуктами рыбохозяйственных водоемов приводит к ухудшению:

- качества рыбы (появление окраски, пятен, запаха, привкуса);

- гибели взрослых рыб, молоди, личинок и икры;

- отклонениям от нормального развития рыбной молоди, личинок и икры;

- сокращению кормовых запасов (бентоса, планктона), мест обитания, нереста и нагула рыб;

- нарушению миграции рыб, молоди, личинок и икры.

Биомасса бентоса и планктона на загрязненных участках реки резко уменьшается. Токсическое воздействие нефти и нефтепродуктов на рыб обусловливается выделяющимися из нефти токсическими веществами. Концентрация нефти в воде 20-30 мг/дм3 вызывает нарушение условно-рефлекторной деятельности, более высокая - гибель рыб.

Особую опасность представляют нафтеновые кислоты, содержащиеся в нефти и нефтепродуктах (их концентрация в воде 0.3 мг/ дм3 смертельна для гидробионтов). Самоочищение рек и водоемов от нефти и нефтепродуктов. Очищение воды от нефти и нефтепродуктов происходит в результате их естественного распада - химического окисления, испарения легких фракций и биологического разрушения микроорганизмами, обитающими в водной среде. Все эти процессы характеризуются чрезвычайно малой скоростью, определяемой главным образом температурой воды. Химическое окисление нефти затрудняется высоким содержанием в ней предельных углеводородов. Окисляются и испаряются в основном легкие фракции, а тяжелые трудноокисляемые фракции нефти оседают на дно.

Уменьшение массы нефтяной пленки в первые дни после ее образования происходит преимущественно вследствие испарения нефти. При температуре воды 22-27°С испаряется нефти до 26%, а при температуре воды 2-5°С - до 12%. Дальнейшее уменьшение массы нефтяной пленки происходит за счет биохимического окисления нефти и оседания ее тяжелых фракций на дно водоема. При низких температурах масса нефтяной пленки со временем практически не уменьшается. В процессе биологического разрушения микроорганизмами нефть и нефтепродукты частично усваиваются ими, а частично окисляются. Известно около 100 видов бактерий, дрожжей и грибков, способных окислять углеводороды. Максимальная активность нефтеокисляющих микроорганизмов наблюдается при температуре воды 15-35°С. С понижением температуры интенсивность окисления резко уменьшается.

Биохимическое окисление нефти сопровождается интенсивным поглощением кислорода воды. В среднем на окисление 1 мг нефти затрачивается от 0.5 до 3.5 мг кислорода. Одним из показателей наличия в воде «органических» загрязнений и интенсивности их биологического окисления является биологическая потребность в кислороде (БПК), численно равная количеству кислорода, поглощаемого микроорганизмами при биологическом окислении органических загрязнений, содержащихся в 1 л воды. Для различных нефтей БПК характеризуется практически одной и той же зависимостью. Следует отметить, что 8-суточное БПК превышает значение, установленное нормативами для незагрязненной воды.

Биохимическое окисление нефти в водоеме сопровождается непрерывной миграцией тяжелых ее фракций с поверхности на дно и обратно.

Нефтяные отложения на дне водоема в анаэробных условиях (при дефиците кислорода) сохраняются длительное время и являются источником вторичного загрязнения водоемов.

Полное окисление нефти в аэробных условиях продолжается не менее 100-150 дней, а в анаэробных - длится еще дольше, что позволяет предполагать возможность загрязнения водоема продолжительное время.

При характеристике и оценке нефтяного загрязнения важное место занимают методы определения углеводородов нефти и нефтепродуктов в водах, которые весьма разнообразны и противоречивы. В настоящее время единой гостированной методики определения содержания нефтепродуктов в природных средах не существует, это связано со сложностью углеводородного состава нефтей и неоднородностью дисперсных систем, образующихся при нефтяных загрязнениях.

Наиболее часто, при определении содержания нефтепродуктов в воде пользуются двумя методами:

- флюориметрическим (прибор «Флюорат - 02»): прибор «Флюорат - 02» измеряет массовые концентрации нефтепродуктов, растворяемых в гексане (согласно МУК 4.1.057-4.1.081-96). Диапазон измеряемых концентраций 0,005-50 мг/дм3. Метод неприменим для определения в пробах воды индивидуальных компонентов, входящих в состав нефтепродуктов, парафинов и легкокипящей фракции нефтепродуктов;

- фотометрическим (приборы АН-1 и ИКФ-2А): двухлучевой анализатор (прибор АН-1) измеряет содержание нефтепродуктов в пробах воды и донных отложений в соответствии с ПНД Ф 14.1:2.5-95 путем экстрагирования их четыреххлористым углеродом; концентратомер нефтепродуктов (прибор ИКФ-2а) измеряет содержание нефтепродуктов в пробах воды и донных отложений в соответствии с ПНД Ф 14.1:2.5-95 путем экстрагирования их четыреххлористым углеродом. Минимальная определяемая концентрация нефтепродуктов - от 0.03 мг/дм3.

Нефть и нефтепродукты хорошо растворяются в малополярных органических растворителях. Практически все нефтяные компоненты полностью растворимы в четыреххлористом углероде. Неполярные органические растворители (гексан), растворяют всю углеводородную часть нефти, но не растворяют входящие в ее состав асфальтены и высокомолекулярные смолы. Поэтому двухлучевой анализатор и концентратомер нефтепродуктов позволяют определять общее содержание, как легких, так и тяжелых углеводородов.

Хлоридное загрязнение обусловлено попаданием в поверхностные водоемы и подземные горизонты буровых сточных вод, высокоминерализованных пластовых вод, рудничных и шахтных вод, различных химреагентов, содержащих хлориды.

Хлориды являются преобладающим анионом в высокоминерализованных водах. Концентрация хлоридов в поверхностных водах подвержена сезонным колебаниям, коррелирующим с изменением общей минерализации воды. В незагрязненных речных водах и водах пресных озер содержание хлоридов колеблется от долей миллиграмма до десятков и сотен, в подземных и морских водах - значительно выше.

Хлориды хорошо растворяются в воде, образуют с ней систему взаиморастворимых жидкостей. Это стойкие, неразлагающиеся и несорбирующиеся вещества, обладающие высокой миграционной способностью. Поэтому хлориды могут распространяться в водотоках и подземных горизонтах на значительные расстояния и образовывать большие по протяженности и по площади области загрязнения.

Загрязнение тяжелыми металлами. Тяжелые металлы относятся к стойким загрязняющим веществам, они слабо разлагаются в природных условиях, высокотоксичны для живых организмов в относительно низких концентрациях, способны к биоаккумуляции и биомагнификации. Тяжелые металлы содержатся в нефти, пластовых водах, нефтешламе, выбросах автотранспорта. Значительное место среди них занимают свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, сурьма, олово, висмут, ртуть. Ореолы загрязнения тяжелыми металлами поверхностных и подземных вод связаны с локальными источниками (например, амбарами, хвостохранилищами), в целом носят ограниченные размеры.

Защита водной среды от загрязнения при бурении и добыче нефти Общие правила охраны вод от загрязнения при бурении и добыче нефти и газа отражены в ГОСТ 17.1.3.12-86 «Охрана природы. Гидросфера. Общие правила охраны вод от загрязнения при бурении и добыче нефти и газа на суше». Общими мероприятиями по предотвращению загрязнения водоемов и подземных вод на объектах работ являются:

- выбор конструкции скважины, исключающей попадание бурового раствора и поверхностных вод в подземные пресноводные горизонты; глубина спуска кондуктора выбирается с учетом перекрытия всех пресноводных горизонтов;

- использование бурового раствора, не содержащего токсичных химических добавок, способных ухудшить качество подземных вод;

- применение обсадных труб в антикоррозийном исполнении при наличии пластов с агрессивными средами (сероводород, углекислый газ, растворы солей и т. п.);

- цементирование затрубного пространства скважины с проверкой качества цементирования каротажем;

- запрещение сооружения аккумулирующих емкостей (котлованов, резервуаров) в зонах питания подземных вод, на низких речных террасах, трещиноватых участках, особенно если подземные воды в этих отложениях используются для питьевого водоснабжения;

- гидроизоляция и обвалование котлованов и амбаров, площадок размещения технологического оборудования;